a haptics symposium retrospective: 20 years slides... · • romansy, joint automatic control conf,...

A Haptics

Symposium Retrospective:  20 Years

J. Edward Colgate & Bernard D. Adelstein

Dec 1987, ASME WAM

1987, 1992

Two‐DOF Manipulandum

for Human Tremor Research

SciencesPhysiologyoSensory, MotoroNeurosciencesPsychologyoPerceptual, Cognitive 

Biomedical EngineeringRehabilitationoSensory/Motor Prosthetics/OrthoticsBiomechanics

TechnologiesRoboticsoKinematics, dynamics, mechatronicsoControlMan‐Machine SystemsoTeleroboticsoAviation•Human‐in‐the‐loop simulationoComputer Science oEntertainment

Haptic Elements/Elements of Haptics

US DOE/Argonne Labs Hot Cell Master‐Slave

GE Hardiman

(1965‐1971)

JPL Universal Force Reflecting Hand Controller (1980)

ARC Crew‐Vehicle Systems Research Facility

GROPE‐I (Batter & Brooks, 1971) Man‐Machine Tactile Communication(Noll, 1971)

“The Ultimate Display”

(Sutherland, IFIP, 1965)

• RoManSy, Joint Automatic Control Conf, American Control Conf• IEEE Systems, Man & Cybernetics, IEEE ICRA

Annual Conference on Manual Control (1964‐1988)

Human Machine Interfaces for Teleoperators

and Virtual 

Environments (1990) 

Information Sharing

• IEEE Transactions: Human Factors in Electronics; Systems Man & 

Cybernetics; Robotics & Automation• ASME J Dynamic Systems, Measurement & Control; J Mechanisms, 

Transmissions & Automation in Design • Mechanism & Machine Theory• International Journal of Robotics Research

Conferences

Journals

1) Zero inertia and force‐free control “feel like a stick of balsa wood”

‐

negligible friction, jerk, jitter

2) Hard stop “feel like  a brick wall”

‐

no creep or sponginess

3) Coulomb friction “feel like a refrigerator magnet”

‐

no creep, bounce, jitter

4) Centering detent “yield with an audible ‘klunk’

when traversed”

‐

no lag or sponginess

Jex’s

Four Rules‐of‐Thumb for Haptic

Simulation

(NYT, August 1989)

Master‐Slave NOSC‐Hawaii 

(Ouh‐Young,  1988‐90) 

UNC GROPE‐III 

What to call it:

1800

(2.6 e‐04)%

2008

tactile

kinesthetichaptic

1980

(3 e‐06)%

2008

What to call it:

haptic

interface

telerobot

telemanipulator

Mechanical Sensation of Physical Dynamics•Haptics = Kinesthesia + Touch

You had to build your own (less so now)

Computers are slow (much less so now)

Physics:  This is (still) a hard problem

Richness and Breadth:Areas of scientific and technical investigationAreas of scientific and technical applicationSystems integration

History

Lessons Learned